JP2013157534A - Solid state image pickup device, and manufacturing method for solid state image pickup device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image pickup device with an improved image quality.SOLUTION: A solid state image pickup device according to the present invention has a photoelectric conversion element, a gate electrode, and a first insulation film continuously extending on a part of a floating diffusion region. Then, the solid state image pickup device has a second insulation film provided on the first insulation film. The first insulation film has a dielectric constant higher than that of the second insulation film. Then, an end of the first insulation film extending on the floating diffusion region from a top of the gate electrode is positioned in a range of 0.25 μm or less from the end on the floating diffusion region side of the gate electrode.

Description

本発明は、固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the solid-state imaging device.

特許文献1には、受光部の上を覆う反射防止膜を設けたCMOS型の固体撮像装置が開示されている。反射防止膜は、受光部から転送用のゲート電極の上まで延在し、その端面は転送用のゲート電極の上に位置している。そして、転送用のゲート電極の検出部側、すなわちフローティングディフュージョン領域(以下、FD領域)側の側壁にはサイドスペーサーが設けられている。
特許文献2には、フォトダイオードの上から転送トランジスタのゲート電極を覆い、FD領域まで延在した部材を有するCMOS型の固体撮像装置が開示されている。
Patent Document 1 discloses a CMOS solid-state imaging device provided with an antireflection film covering the light receiving portion. The antireflection film extends from the light receiving portion to the transfer gate electrode, and its end face is located on the transfer gate electrode. A side spacer is provided on the side wall of the transfer gate electrode on the detection unit side, that is, on the floating diffusion region (hereinafter referred to as FD region) side.
Patent Document 2 discloses a CMOS type solid-state imaging device having a member that covers a gate electrode of a transfer transistor from above a photodiode and extends to the FD region.

特開2000−12822号公報JP 2000-12822 A 特開2009−38309号公報JP 2009-38309 A

特許文献1に記載の固体撮像装置においては、サイドスペーサーを形成する時に、転送用のゲート電極がエッチングによりダメージを受け得る。   In the solid-state imaging device described in Patent Document 1, the transfer gate electrode can be damaged by etching when the side spacer is formed.

更に、FD領域に接続するコンタクトプラグのためのコンタクトホールを層間膜に形成する際に、位置合わせの誤差が生じ得る。この時、転送用のゲート電極に接する位置、あるいは転送用のゲート電極の上にコンタクトホールが配置されてしまう場合がある。特許文献1に記載の固体撮像装置においては、転送用のゲート電極のFD領域側が層間膜と直接接しているために、この時、転送用のゲート電極がエッチングによりダメージを受け得る。更には、FD領域に接続すべきコンタクトプラグがFD領域ではなく転送用のゲート電極と接続してしまう可能性がある。   Further, when a contact hole for a contact plug connected to the FD region is formed in the interlayer film, an alignment error may occur. At this time, a contact hole may be disposed at a position in contact with the transfer gate electrode or on the transfer gate electrode. In the solid-state imaging device described in Patent Document 1, since the FD region side of the transfer gate electrode is in direct contact with the interlayer film, the transfer gate electrode can be damaged by etching at this time. Furthermore, the contact plug to be connected to the FD region may be connected to the transfer gate electrode instead of the FD region.

特許文献2に記載の部材は、材料等については検討されていない。その材料によっては、エッチングダメージを抑制することが出来ず、また、その材料の誘電率によっては、FD領域の容量が増大し、画質を低下させてしまう可能性がある。   The member described in Patent Document 2 has not been studied for materials and the like. Depending on the material, etching damage cannot be suppressed, and depending on the dielectric constant of the material, the capacity of the FD region may increase and the image quality may deteriorate.

本発明では、画質が向上した固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device with improved image quality and a method for manufacturing the solid-state imaging device.

本発明の固体撮像装置は、光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記フローティングディフュージョン領域と増幅部の入力ノードとを電気的に接続するコンタクトプラグと、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間に配され、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の電気的導通を制御するゲート電極と、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の一部の上に連続的に延在する第1の絶縁膜と、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の上に連続的に延在し、前記第1の絶縁膜の上に設けられた第2の絶縁膜と、を有する固体撮像装置において、前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも誘電率が高く、前記ゲート電極の上から前記フローティングディフュージョン領域の上に延在する前記第1の絶縁膜の端部は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から0.25μm以下の範囲に位置する。   The solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion element, a floating diffusion region, a contact plug that electrically connects the floating diffusion region and an input node of the amplifying unit, and the photoelectric conversion device and the floating diffusion region. A gate electrode disposed between and controlling electrical continuity between the photoelectric conversion element and the floating diffusion region, the photoelectric conversion element, the gate electrode, and a portion of the floating diffusion region continuously. A first insulating film extending to the first insulating film; the photoelectric conversion element; the gate electrode; and a second diffusion layer extending on the floating diffusion region and provided on the first insulating film. In the solid-state imaging device having an insulating film, the first insulating film is the second insulating film. The end of the first insulating film, which has a higher dielectric constant than the film and extends from above the gate electrode to the floating diffusion region, is 0.25 μm from the end of the gate electrode on the floating diffusion region side. Located in the following range.

本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の導通を制御するゲート電極と、を有する固体撮像装置の製造方法において、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域との上に絶縁膜を形成する工程と、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上を連続的に覆い、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上に開口を有するレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の上に、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域とを覆い、前記第1の絶縁膜よりも誘電率が低い第2の絶縁膜を形成する工程と、を有する。   A method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion element, a floating diffusion region, and a gate electrode that controls conduction between the photoelectric conversion element and the floating diffusion region. In the method, an insulating film is formed on the photoelectric conversion element, the gate electrode, and the floating diffusion region, and the photoelectric conversion element, the gate electrode, and a part of the floating diffusion region are formed. Continuously covering and forming a resist pattern having an opening on a part of the floating diffusion region; etching the insulating film using the resist pattern as a mask; and forming a first insulating film; The photoelectric conversion element and the gate are formed on the first insulating film. Has a gate electrode covers said floating diffusion region, and a step of dielectric constant to form a lower second insulating film than the first insulating film.

本発明によれば、画質が向上した固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法が提供可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the solid-state imaging device with improved image quality and a solid-state imaging device can be provided.

第1実施形態の固体撮像装置を説明するための平面模式図。FIG. 2 is a schematic plan view for explaining the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置を説明するための断面模式図。The cross-sectional schematic diagram for demonstrating the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 第1実施形態の説明をするためのグラフ。The graph for demonstrating 1st Embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。Sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。Sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図。Sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の変形例を説明するための平面模式図。The plane schematic diagram for demonstrating the modification of the solid-state imaging device of 1st Embodiment. 第1実施形態の固体撮像装置の変形例を説明するための平面模式図。The plane schematic diagram for demonstrating the modification of the solid-state imaging device of 1st Embodiment.

本発明の固体撮像装置は、光電変換素子から、ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の上まで連続的に延在する第1の絶縁膜を有する。そして、固体撮像装置は、第1の絶縁膜の上に設けられた、フローティングディフュージョン領域の一部の上まで連続的に延在した第2の絶縁膜を有する。ここで、第1の絶縁膜は、第2の絶縁膜よりも誘電率が高い。そして、第1の絶縁膜のゲート電極の上からフローティングディフュージョン領域の上に延在する部分は、ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から0.25μm以下の範囲に位置する。このような固体撮像装置によれば、FD領域の容量の増大の抑制が可能である。   The solid-state imaging device of the present invention includes a first insulating film that continuously extends from the photoelectric conversion element to the gate electrode and the floating diffusion region. The solid-state imaging device includes a second insulating film that is provided on the first insulating film and continuously extends to a part of the floating diffusion region. Here, the first insulating film has a dielectric constant higher than that of the second insulating film. The portion of the first insulating film extending from the gate electrode to the floating diffusion region is located in a range of 0.25 μm or less from the end of the gate electrode on the floating diffusion region side. According to such a solid-state imaging device, it is possible to suppress an increase in the capacity of the FD region.

具体例は、以下の実施形態において詳細に説明する。以下の実施形態では、CMOS型の固体撮像装置を例に、信号電荷を電子とした場合について説明する。しかしながら、本発明は、CMOS型の固体撮像装置に限定されない。また、例えば、導電型、電圧等を逆極性にすることによって、信号電荷を正孔とすることも可能である。   Specific examples will be described in detail in the following embodiments. In the following embodiments, a case where a signal charge is an electron will be described using a CMOS solid-state imaging device as an example. However, the present invention is not limited to the CMOS type solid-state imaging device. In addition, for example, the signal charge can be changed to holes by setting the conductivity type, voltage, etc. to the opposite polarity.

(第1実施形態)
本実施形態の固体撮像装置を図1及び図2を用いて説明する。
(First embodiment)
The solid-state imaging device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

図1(a)は、本実施形態の固体撮像装置を説明するための平面模式図である。図1(a)には、2つのフォトダイオード103(光電変換素子)と、光電変換素子の信号電荷を読み出すための複数のトランジスタとが示されている。複数のトランジスタは、例えば、フォトダイオード103の信号電荷を転送する転送トランジスタ106と、信号電荷に基づく電圧を増幅し信号として読み出すための増幅トランジスタ107と、を含む。そして、複数のトランジスタは、増幅トランジスタからの信号を信号線に選択的に出力するための選択トランジスタ108と、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするためのリセットトランジスタ109と、を含む。転送トランジスタ106のドレインとなるFD領域104は、増幅トランジスタ107の入力ノードであるゲート電極と、リセットトランジスタ109のソースと、電気的に接続される。ここで、回路構成はこの形式に限定されず、例えば、増幅トランジスタは複数のトランジスタからなる増幅部でもよい。   FIG. 1A is a schematic plan view for explaining the solid-state imaging device of the present embodiment. FIG. 1A shows two photodiodes 103 (photoelectric conversion elements) and a plurality of transistors for reading signal charges of the photoelectric conversion elements. The plurality of transistors include, for example, a transfer transistor 106 that transfers the signal charge of the photodiode 103 and an amplification transistor 107 that amplifies a voltage based on the signal charge and reads it as a signal. The plurality of transistors includes a selection transistor 108 for selectively outputting a signal from the amplification transistor to a signal line, and a reset transistor 109 for resetting an input node of the amplification transistor. The FD region 104 serving as the drain of the transfer transistor 106 is electrically connected to the gate electrode that is the input node of the amplification transistor 107 and the source of the reset transistor 109. Here, the circuit configuration is not limited to this type. For example, the amplification transistor may be an amplification unit including a plurality of transistors.

これらの素子は、半導体基板100の素子分離101で区切られた活性領域102に設けられている。フォトダイオード103と、転送トランジスタ106のドレインとなるFD領域104が活性領域102に設けられている。そして、転送トランジスタのゲート電極である転送ゲート電極105がフォトダイオード103とFD領域104との間に設けられ、それらの電気的導通を制御している。FD領域104には信号電荷が転送される。そのFD領域104の電位に基づく信号を増幅トランジスタ107が増幅して出力する。そして、任意の素子の上には、絶縁部材110が設けられる。ここで、図面においては、絶縁部材110が設けられている場合の位置を点線で示している。絶縁部材110は、各フォトダイオード103の上から、転送ゲート電極105の上と、FD領域104の一部の上まで連続して設けられる。ここで、2つのフォトダイオード103が、1つの増幅トランジスタと、1つの選択トランジスタと、1つのリセットトランジスタを共有する構成を示しているが、この形式に限定されるものではない。なお、図1(a)には、FD領域104に設けられるコンタクト113と、転送ゲート電極105と連続する配線部に設けられるコンタクト114と、その他のコンタクト(符号なし)が示されている。   These elements are provided in the active region 102 delimited by the element isolation 101 of the semiconductor substrate 100. A photodiode 103 and an FD region 104 serving as a drain of the transfer transistor 106 are provided in the active region 102. A transfer gate electrode 105, which is the gate electrode of the transfer transistor, is provided between the photodiode 103 and the FD region 104, and controls their electrical conduction. Signal charges are transferred to the FD region 104. The amplification transistor 107 amplifies and outputs a signal based on the potential of the FD region 104. An insulating member 110 is provided on any element. Here, in the drawing, the position when the insulating member 110 is provided is indicated by a dotted line. The insulating member 110 is continuously provided from the top of each photodiode 103 to the transfer gate electrode 105 and a part of the FD region 104. Here, a configuration in which two photodiodes 103 share one amplification transistor, one selection transistor, and one reset transistor is shown, but the present invention is not limited to this type. In FIG. 1A, a contact 113 provided in the FD region 104, a contact 114 provided in a wiring portion continuous with the transfer gate electrode 105, and other contacts (not indicated) are shown.

図1(b)は、図1(a)の1つのフォトダイオードを拡大した平面模式図である。図1(b)において、絶縁部材110のFD領域104側の端部112は、転送ゲート電極105のFD領域104側の端部111よりも、長さXXだけFD領域104側に位置している。ここで、長さXXは、半導体基板の表面に平行な面でみた場合、いわゆる平面レイアウトにおいて、転送ゲート電極105のFD領域104側の端部111からFD領域104の上に設けられた絶縁部材110の長さともいえる。ここで、長さは転送トランジスタのチャネル長方向(y軸方向)に沿った長さである。また、長さXXは、絶縁部材110の転送ゲート電極105からFD領域104側への突き出し量ともいえる。つまり、絶縁部材110が転送ゲート電極105からFD領域104へ長さXXだけ突き出して(延在して)いる。また、端部111は転送ゲート電極105の側面であり、端部112は絶縁部材110の側面である。   FIG. 1B is an enlarged schematic plan view of one photodiode in FIG. In FIG. 1B, the end 112 on the FD region 104 side of the insulating member 110 is positioned on the FD region 104 side by a length XX than the end 111 on the FD region 104 side of the transfer gate electrode 105. . Here, the length XX is an insulating member provided on the FD region 104 from the end 111 on the FD region 104 side of the transfer gate electrode 105 in a so-called planar layout when viewed in a plane parallel to the surface of the semiconductor substrate. It can be said that the length is 110. Here, the length is a length along the channel length direction (y-axis direction) of the transfer transistor. The length XX can also be said to be the amount of protrusion of the insulating member 110 from the transfer gate electrode 105 to the FD region 104 side. That is, the insulating member 110 protrudes (extends) from the transfer gate electrode 105 to the FD region 104 by the length XX. The end 111 is a side surface of the transfer gate electrode 105, and the end 112 is a side surface of the insulating member 110.

図2は、図1のA−B線における断面模式図である。つまり、図2は、1つのフォトダイオード103と、1つの転送ゲート電極105と、1つのFD領域104を含む領域の断面模式図である。図2において、図1と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図2において、半導体基板100は、例えば、N型のシリコン基板であって、N型の半導体領域201と、P型の半導体領域202とを有する。P型の半導体領域202はいわゆるP型のウエルとして機能しうる。半導体基板100の上に、例えばシリコン酸化膜からなる素子分離101が設けられている。半導体領域202の中であって素子分離101で区切られた活性領域102の中に、フォトダイオード103を構成するP型の半導体領域203とN型の半導体領域204とN型の半導体領域205とが設けられている。ここで、半導体領域203は、フォトダイオード103を埋め込みフォトダイオードとするための半導体領域である。半導体領域204と半導体領域205は、信号電荷の蓄積領域として機能しうる。フォトダイオード103から離間してFD領域104が設けられている。FD領域104はN型の半導体領域からなる。フォトダイオード103とFD領域104との間であって、ゲート絶縁膜206の上に、転送ゲート電極105が設けられている。ゲート絶縁膜206は、転送ゲート電極105の下からフォトダイオード103の上やFD領域104の上にまで延在している。ここで、絶縁部材110は、フォトダイオード103に隣接する素子分離101の上から、フォトダイオード103を覆う。そして、絶縁部材110は、転送ゲート電極105のフォトダイオード103側の側面と上面とFD領域104側の側面212とを覆って、FD領域104の上に延在している。つまり、絶縁部材110は、y軸方向において、フォトダイオード103の上からFD領域104の上まで連続的に延在している。そして、y軸方向において、フォトダイオード103の上からFD領域104の上まで連続的に延在し、絶縁部材110を覆う絶縁膜209が設けられている。絶縁膜209は、シリコン酸化膜系の膜からなり、絶縁膜209の開口にコンタクトプラグ210が設けられている。コンタクトプラグ210はFD領域104と電気的に接続するプラグであり、絶縁膜209の上に設けられた配線211と電気的に接続している。配線211は増幅部の入力ノードと電気的に接続している。配線211の上には、絶縁膜、他の配線等が形成されているが、ここでは省略する。   2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB of FIG. That is, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a region including one photodiode 103, one transfer gate electrode 105, and one FD region 104. In FIG. 2, the same reference numerals are given to the components corresponding to those in FIG. In FIG. 2, the semiconductor substrate 100 is, for example, an N-type silicon substrate, and includes an N-type semiconductor region 201 and a P-type semiconductor region 202. The P-type semiconductor region 202 can function as a so-called P-type well. An element isolation 101 made of, for example, a silicon oxide film is provided on the semiconductor substrate 100. A P-type semiconductor region 203, an N-type semiconductor region 204, and an N-type semiconductor region 205 constituting the photodiode 103 are included in the active region 102 that is divided by the element isolation 101 in the semiconductor region 202. Is provided. Here, the semiconductor region 203 is a semiconductor region for making the photodiode 103 into a buried photodiode. The semiconductor region 204 and the semiconductor region 205 can function as signal charge storage regions. An FD region 104 is provided apart from the photodiode 103. The FD region 104 is made of an N-type semiconductor region. A transfer gate electrode 105 is provided between the photodiode 103 and the FD region 104 and on the gate insulating film 206. The gate insulating film 206 extends from below the transfer gate electrode 105 to above the photodiode 103 and above the FD region 104. Here, the insulating member 110 covers the photodiode 103 from above the element isolation 101 adjacent to the photodiode 103. The insulating member 110 extends over the FD region 104 so as to cover the side surface and upper surface of the transfer gate electrode 105 on the photodiode 103 side and the side surface 212 on the FD region 104 side. That is, the insulating member 110 continuously extends from above the photodiode 103 to above the FD region 104 in the y-axis direction. In the y-axis direction, an insulating film 209 that extends continuously from the photodiode 103 to the FD region 104 and covers the insulating member 110 is provided. The insulating film 209 is made of a silicon oxide film, and a contact plug 210 is provided in the opening of the insulating film 209. The contact plug 210 is a plug that is electrically connected to the FD region 104 and is electrically connected to the wiring 211 provided on the insulating film 209. The wiring 211 is electrically connected to the input node of the amplification unit. An insulating film, other wiring, and the like are formed over the wiring 211, but are omitted here.

ここで、絶縁部材110は、絶縁膜209よりも誘電率が高い絶縁膜207を含む。本実施形態では、シリコン窒化膜である絶縁膜207と、絶縁膜207の上に設けられたシリコン酸化膜である絶縁膜208との積層構造であり、一様な厚さdを有しているものとする。例えば、絶縁膜207は30nm以上60nm以下、絶縁膜208は140nm以上190nm以下の範囲の厚みを有する。本実施形形態では、絶縁膜207は50nm、絶縁膜208は160nm、厚さdは210nmとした。そして、長さXXは厚さdと等しい長さとなっている。つまり、この長さXXは、0.25μm以下である。なお、絶縁部材110は、積層構造でなくてもよく、またその材料等は限定されるものではない。更に、積層構造の場合において、その積層順番も任意である。   Here, the insulating member 110 includes an insulating film 207 having a dielectric constant higher than that of the insulating film 209. In this embodiment, the insulating film 207 is a silicon nitride film and the insulating film 208 is a silicon oxide film provided on the insulating film 207, and has a uniform thickness d. Shall. For example, the insulating film 207 has a thickness of 30 nm to 60 nm and the insulating film 208 has a thickness of 140 nm to 190 nm. In this embodiment, the insulating film 207 is 50 nm, the insulating film 208 is 160 nm, and the thickness d is 210 nm. The length XX is equal to the thickness d. That is, the length XX is 0.25 μm or less. The insulating member 110 does not have to have a laminated structure, and the material and the like are not limited. Furthermore, in the case of a laminated structure, the order of lamination is also arbitrary.

ここで、長さXXについて説明する。まず、絶縁部材110は、絶縁膜209よりも高い誘電率を有するため、FD領域104の上に伸びる長さXXが長くなると、FD領域104の寄生容量が増加してしまう。ここで、信号電圧V、信号電荷Q、FD領域104の容量Cとすると、V=Q/Cであるため、FD領域104の容量Cが大きくなると、信号電荷Qを信号電圧Vに変換する際の効率が低下してしまう。効率が低下することは、すなわち信号が小さくなることである。よって、最終的な信号を出力するにあたって、後段のアンプを用いて増幅し、信号を大きくする必要が出てくる。しかし、信号を増幅すると同時にノイズが増えるため、固体撮像装置の性能が低下してしまう。そこで、長さXXは0.25μm以下とする。このような構成によって、FD領域104の容量が増大することを抑制することが可能となる。   Here, the length XX will be described. First, since the insulating member 110 has a dielectric constant higher than that of the insulating film 209, when the length XX extending over the FD region 104 is increased, the parasitic capacitance of the FD region 104 is increased. Here, when the signal voltage V, the signal charge Q, and the capacitance C of the FD region 104 are V = Q / C, when the capacitance C of the FD region 104 increases, the signal charge Q is converted into the signal voltage V. The efficiency of will decrease. A decrease in efficiency means a smaller signal. Therefore, when outputting the final signal, it is necessary to amplify the signal using a later-stage amplifier to increase the signal. However, since the noise increases at the same time as the signal is amplified, the performance of the solid-state imaging device is degraded. Therefore, the length XX is set to 0.25 μm or less. With such a configuration, an increase in the capacity of the FD region 104 can be suppressed.

図3に、FD領域104の上に伸びている絶縁部材110の長さXXとダークノイズの関係を説明する。縦軸のダークノイズは、特許文献1のように転送ゲート電極105にサイドスペーサーが形成される構造におけるノイズ量が1となるように規格化している。ここで、ダークノイズは、固体撮像装置から最終的に出力される信号からフォトダイオードにおける信号/ノイズ比を求めたものである。つまり、最終的に出力される信号を増幅率で割った状態での信号/ノイズ比である。図3のグラフの横軸は絶縁部材110の長さXX(μm)である。図3に示すように、長さXXが大きくなるとダークノイズが増加するが、長さXXを0.25μm以下にした場合には、ほぼ1となる。よって、長さXXが0.25μm以下となるように絶縁部材110を設けることで、FD領域104の容量の増大を抑えることができ、固体撮像装置のダークノイズを抑えることが可能となる。   FIG. 3 illustrates the relationship between the length XX of the insulating member 110 extending above the FD region 104 and dark noise. The dark noise on the vertical axis is normalized so that the amount of noise is 1 in a structure in which a side spacer is formed on the transfer gate electrode 105 as in Patent Document 1. Here, the dark noise is obtained by obtaining a signal / noise ratio in the photodiode from a signal finally output from the solid-state imaging device. That is, the signal / noise ratio in the state where the signal finally output is divided by the amplification factor. The horizontal axis of the graph of FIG. 3 is the length XX (μm) of the insulating member 110. As shown in FIG. 3, dark noise increases as the length XX increases, but is approximately 1 when the length XX is 0.25 μm or less. Therefore, by providing the insulating member 110 so that the length XX is 0.25 μm or less, an increase in the capacity of the FD region 104 can be suppressed, and dark noise of the solid-state imaging device can be suppressed.

次に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を図4〜図6を用いて説明する。他の図面と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。また、一般の半導体の製造技術によって製造可能な場合についても、説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those in the other drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Also, the description of the case where it can be manufactured by a general semiconductor manufacturing technique is omitted.

図4(a)に示すように、半導体基板100を準備する。半導体基板100には、素子分離101が形成されている。本実施形態において、素子分離101は、LOCOS法(Local Oxidation of Silicon法)によって形成されている。しかし、STI法(Shallow Trench Isolation法)によって形成された素子分離でもよく、信号電荷に対してポテンシャルバリアとなるような半導体領域による素子分離でもよい。更に、半導体基板100は、N型の半導体領域201とP型の半導体領域202を含む。これは、例えばN型の半導体基板にP型の半導体領域を形成するためのイオン注入を行うことで、N型の半導体基板が残ったN型の半導体領域201とP型の半導体領域202とが形成される。ここで、イオン注入は1回でも複数回でもよく、複数回のイオン注入を行う場合には、注入エネルギー及びイオンのドーズ量を変化させて行うことが可能である。素子分離101が設けられた後、半導体基板100の上には、ゲート絶縁膜206となる絶縁膜401と、転送ゲート電極105と、が形成される(図4(b))。ゲート絶縁膜206は、例えば、シリコンの半導体基板を熱酸化することによって形成されたシリコン酸化膜であり、プラズマ窒化等の処理を施してもよい。転送ゲート電極105は、ポリシリコン等の導電体からなる。ゲート電極は、活性領域102の上に設けられ、トランジスタのゲートとして機能する部分である。本実施形態では、ゲート電極に電圧を供給するための配線部もゲート電極と連続して形成している。   As shown in FIG. 4A, a semiconductor substrate 100 is prepared. An element isolation 101 is formed on the semiconductor substrate 100. In the present embodiment, the element isolation 101 is formed by a LOCOS method (Local Oxidation of Silicon method). However, element isolation formed by an STI method (Shallow Trench Isolation method) or element isolation by a semiconductor region that serves as a potential barrier against signal charges may be used. Further, the semiconductor substrate 100 includes an N-type semiconductor region 201 and a P-type semiconductor region 202. This is because, for example, by performing ion implantation for forming a P-type semiconductor region in an N-type semiconductor substrate, the N-type semiconductor region 201 and the P-type semiconductor region 202 in which the N-type semiconductor substrate remains are formed. It is formed. Here, the ion implantation may be performed once or a plurality of times, and when performing the ion implantation a plurality of times, the implantation energy and the dose amount of ions can be changed. After the element isolation 101 is provided, the insulating film 401 to be the gate insulating film 206 and the transfer gate electrode 105 are formed on the semiconductor substrate 100 (FIG. 4B). The gate insulating film 206 is, for example, a silicon oxide film formed by thermally oxidizing a silicon semiconductor substrate, and may be subjected to a process such as plasma nitriding. The transfer gate electrode 105 is made of a conductor such as polysilicon. The gate electrode is provided on the active region 102 and functions as a gate of the transistor. In this embodiment, a wiring portion for supplying a voltage to the gate electrode is also formed continuously with the gate electrode.

図4(c)に示すように、レジストパターン402を形成する。レジストパターン402は、フォトダイオード103が形成されるべき領域を露出する開口403を有する。ここで、レジストパターン402は転送ゲート電極105を覆うように設けられうる。そして、レジストパターン402をマスクとして、半導体基板100へイオン注入404を行う(図4(d))。イオン注入404によって、フォトダイオード103を構成するN型の半導体領域205が形成される。ここで、イオン注入404は、例えば、砒素あるいは燐を用いて、ほぼ垂直のイオン注入角度で行われる。次に、図5(a)に示すように、イオン注入501を行い、フォトダイオード103を構成するN型の半導体領域204を形成する。イオン注入501は、例えば、砒素あるいは燐を用いて、転送ゲート電極105の下にもぐり込むような方向と角度θで行われる。角度θは、15〜50度である。ここで、イオン注入501はイオン注入404よりも低いイオン注入エネルギー、小さいドーズ量で行われる。以上によって、フォトダイオード103のN型の半導体領域204と半導体領域205とが形成される。 As shown in FIG. 4C, a resist pattern 402 is formed. The resist pattern 402 has an opening 403 that exposes a region where the photodiode 103 is to be formed. Here, the resist pattern 402 may be provided so as to cover the transfer gate electrode 105. Then, ion implantation 404 is performed on the semiconductor substrate 100 using the resist pattern 402 as a mask (FIG. 4D). By the ion implantation 404, an N-type semiconductor region 205 constituting the photodiode 103 is formed. Here, the ion implantation 404 is performed, for example, using arsenic or phosphorus at a substantially vertical ion implantation angle. Next, as shown in FIG. 5A, ion implantation 501 is performed to form an N-type semiconductor region 204 constituting the photodiode 103. The ion implantation 501 is performed using, for example, arsenic or phosphorous in a direction and an angle θ 1 that penetrates under the transfer gate electrode 105. The angle θ 1 is 15 to 50 degrees. Here, the ion implantation 501 is performed with lower ion implantation energy and smaller dose than the ion implantation 404. Thus, the N-type semiconductor region 204 and the semiconductor region 205 of the photodiode 103 are formed.

次に、図5(b)に示すP型の半導体領域203を形成する工程を行う。まず、レジストパターン502を形成する。レジストパターン502は、フォトダイオード103が形成されるべき領域を露出する開口503を有する。ここで、開口503は、転送ゲート電極105のフォトダイオード103が形成されるべき領域側の一部を露出する。そして、レジストパターン502と転送ゲート電極105をマスクとして、イオン注入504を行い、半導体領域203を形成する。イオン注入504は、例えば、ボロンを用いて、転送ゲート電極105から遠ざかるような方向と角度θで行われる。角度θは、15〜50度である。なお、各イオン注入404、501、504は、熱処理を伴ってもよい。 Next, a step of forming a P-type semiconductor region 203 shown in FIG. First, a resist pattern 502 is formed. The resist pattern 502 has an opening 503 that exposes a region where the photodiode 103 is to be formed. Here, the opening 503 exposes a part of the transfer gate electrode 105 on the region side where the photodiode 103 is to be formed. Then, ion implantation 504 is performed using the resist pattern 502 and the transfer gate electrode 105 as a mask to form the semiconductor region 203. The ion implantation 504 is performed with a direction and an angle θ 2 away from the transfer gate electrode 105 using, for example, boron. Angle theta 2 is 15 to 50 degrees. Each ion implantation 404, 501, and 504 may be accompanied by heat treatment.

そして、FD領域104を形成する。ます、図5(c)に示すようなレジストパターン505を形成する。レジストパターン505は、FD領域104が形成されるべき領域を露出する開口506を有する。レジストパターン505は、素子分離101からFD領域104が形成されるべき領域が設けられた活性領域102の一部に延在している。開口506は、転送ゲート電極105のフォトダイオード103とは反対側の一部を露出する。そして、例えば、リンや砒素のイオン注入を行い、N型の半導体領域であるFD領域104を形成する。ここで、FD領域104は、容量の増大を抑制するために、その不純物濃度が1×1019個/cm以下となるように形成されることが望ましい。このような素子が形成された半導体基板100を用いて以下の工程を進める。ここで、不純物濃度は、n型の不純物濃度とp型の不純物濃度との差分の、いわゆるNET濃度である。 Then, the FD region 104 is formed. First, a resist pattern 505 as shown in FIG. The resist pattern 505 has an opening 506 that exposes a region where the FD region 104 is to be formed. The resist pattern 505 extends from the element isolation 101 to a part of the active region 102 where the region where the FD region 104 is to be formed is provided. The opening 506 exposes a part of the transfer gate electrode 105 on the side opposite to the photodiode 103. Then, for example, phosphorus or arsenic ions are implanted to form the FD region 104 which is an N-type semiconductor region. Here, the FD region 104 is desirably formed so that its impurity concentration is 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less in order to suppress an increase in capacitance. The following steps are performed using the semiconductor substrate 100 on which such an element is formed. Here, the impurity concentration is a so-called NET concentration which is a difference between the n-type impurity concentration and the p-type impurity concentration.

図6(a)に示すように、半導体基板100の上面に、シリコン窒化膜601とシリコン酸化膜602の積層体を形成する。積層体は、フォトダイオード103の上と、転送ゲート電極105の側面、及び上面と、FD領域104の上と、を覆う。そして、図6(b)に示すレジストパターン603を形成する。レジストパターン603は、転送ゲート電極105のFD領域104側の端部111からy軸方向に長さXXだけオフセットして設けられた端部を有する。そして、レジストパターン603は、FD領域104の一部に設けられた積層体を露出させる開口604を有する。このレジストパターン603においても、その開口604の側面の1つが、転送ゲート電極105の端部111からFD領域104の上に向かって、長さXXの範囲に位置していることが好ましい。レジストパターン603をマスクとして、積層体をエッチングし、除去することで、図6(c)に示す絶縁部材110を形成する。このようなレジストパターン603を設けることで、サイドスペーサーを形成することなく、絶縁部材110を形成することが可能である。絶縁部材110の端部112は、転送ゲート電極105の端部111からFD領域104の上に向かって、長さXXの範囲に位置している。本実施形態において、絶縁部材110のFD領域104と反対側の端部605は、素子分離101の上に位置しているが、この位置については適宜設定可能である。   As shown in FIG. 6A, a stacked body of a silicon nitride film 601 and a silicon oxide film 602 is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 100. The stacked body covers the photodiode 103, the side and upper surfaces of the transfer gate electrode 105, and the FD region 104. Then, a resist pattern 603 shown in FIG. 6B is formed. The resist pattern 603 has an end portion that is offset from the end portion 111 on the FD region 104 side of the transfer gate electrode 105 by a length XX in the y-axis direction. The resist pattern 603 has an opening 604 that exposes the stacked body provided in a part of the FD region 104. Also in the resist pattern 603, one of the side surfaces of the opening 604 is preferably located in the range of the length XX from the end 111 of the transfer gate electrode 105 toward the FD region 104. The insulating member 110 shown in FIG. 6C is formed by etching and removing the stacked body using the resist pattern 603 as a mask. By providing such a resist pattern 603, the insulating member 110 can be formed without forming a side spacer. The end portion 112 of the insulating member 110 is located in the range of the length XX from the end portion 111 of the transfer gate electrode 105 toward the FD region 104. In the present embodiment, the end 605 of the insulating member 110 opposite to the FD region 104 is positioned on the element isolation 101, but this position can be set as appropriate.

この後、絶縁部材110等を覆うシリコン酸化膜系、例えばBPSG等からなる絶縁膜209が設けられる。この絶縁膜209はシリコン窒化膜である絶縁膜207よりも誘電率が低い。そして、エッチング等の技術を用いて、この絶縁膜209にコンタクトのためのホールが形成される。この時、絶縁部材110の絶縁膜207は、絶縁膜209とは異なる材料からなるため、ホール形成時のエッチングにおけるエッチングストップ膜として機能可能である。絶縁膜207は転送ゲート電極105の上面及び側面を覆っているため、ホール形成時に位置ずれが生じた場合にも、転送ゲート電極105をエッチングから守ることが可能となる。その後、ホールにプラグを形成し、配線を形成することで図2に示す構成が製造可能である。その後も、配線と、ビアと、カラーフィルタ及びマイクロレンズ等の光学部材と、を形成することで、固体撮像装置が完成する。ここで、シリコン窒化膜からなる絶縁膜207を含む絶縁部材110は、絶縁膜209にコンタクトホールを形成するためのエッチングを行う際のエッチングストップ膜として機能しうる。この絶縁部材110が転送ゲート電極105の側面及び上面を覆っていることで、コンタクトホール形成時に転送ゲート電極105が露出してしまうことを抑制することができ、短絡の発生を抑制することが可能となる。   Thereafter, an insulating film 209 made of a silicon oxide film system, for example, BPSG or the like, covering the insulating member 110 or the like is provided. This insulating film 209 has a dielectric constant lower than that of the insulating film 207 which is a silicon nitride film. Then, a hole for contact is formed in the insulating film 209 using a technique such as etching. At this time, since the insulating film 207 of the insulating member 110 is made of a material different from that of the insulating film 209, the insulating film 207 can function as an etching stop film in etching at the time of hole formation. Since the insulating film 207 covers the upper surface and side surfaces of the transfer gate electrode 105, the transfer gate electrode 105 can be protected from etching even when a positional shift occurs during the formation of holes. After that, a configuration shown in FIG. 2 can be manufactured by forming a plug in the hole and forming a wiring. Thereafter, the solid-state imaging device is completed by forming wirings, vias, and optical members such as color filters and microlenses. Here, the insulating member 110 including the insulating film 207 made of a silicon nitride film can function as an etching stop film when performing etching for forming a contact hole in the insulating film 209. Since the insulating member 110 covers the side surface and the upper surface of the transfer gate electrode 105, the transfer gate electrode 105 can be prevented from being exposed when the contact hole is formed, and the occurrence of a short circuit can be suppressed. It becomes.

また、図1(a)及び図1(b)に示すように絶縁部材110は転送ゲート電極105と連続した配線部のコンタクト114が設けられる領域の上や、FD領域104のコンタクト113が設けられる領域の上には設けられていない。更に、絶縁部材110は、その他のトランジスタにおけるコンタクトが設けられる領域の上にも設けられていない。このような構成によって、コンタクトホールを形成する際の、全てのコンタクトホールに対してエッチングを同一条件で行うことが可能となり、よりコンタクトホールを精度良く形成することが可能となる。   Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the insulating member 110 is provided with a contact 113 of the FD region 104 on a region where the contact 114 of the wiring portion continuous to the transfer gate electrode 105 is provided. It is not provided on the area. Further, the insulating member 110 is not provided on a region where a contact in another transistor is provided. With such a configuration, it is possible to etch all contact holes under the same conditions when forming the contact holes, and it is possible to form the contact holes with higher accuracy.

以上のように、本実施形態に記載の固体撮像装置の構成によって、FD領域の容量の増大の抑制が可能となる。また、本実施形態に記載の固体撮像装置の製造方法によって、FD領域の容量の増大を抑制しつつ、コンタクトホールの転送ゲート電極への短絡を抑制することが可能となる。   As described above, the increase in the capacity of the FD region can be suppressed by the configuration of the solid-state imaging device described in the present embodiment. In addition, according to the method for manufacturing the solid-state imaging device described in the present embodiment, it is possible to suppress a short circuit of the contact hole to the transfer gate electrode while suppressing an increase in the capacity of the FD region.

以上のような構成及び製造方法によって、転送ゲート電極105とFD領域104との短絡や転送ゲート電極105へのダメージを防ぐことが可能となる。それは、FD領域104と接続するコンタクトのコンタクトホールが製造誤差により転送ゲート電極105の上に乗り上げてしまっても、絶縁膜208でコンタクトホールのエッチングが止まるためである。また、絶縁膜208のFD領域104の上への突き出し量(XX)を規定することで、FD領域104の容量の増加の抑制が可能となる。   With the above-described configuration and manufacturing method, it is possible to prevent a short circuit between the transfer gate electrode 105 and the FD region 104 and damage to the transfer gate electrode 105. This is because the contact hole etching stops at the insulating film 208 even if the contact hole of the contact connected to the FD region 104 runs over the transfer gate electrode 105 due to a manufacturing error. In addition, by defining the protrusion amount (XX) of the insulating film 208 onto the FD region 104, an increase in the capacity of the FD region 104 can be suppressed.

(変形例)
第1の実施形態の変形例について、図7及び図8を用いて説明する。図7及び図8は、図1(a)に対応する固体撮像装置の平面模式図であり、第1実施形態のフォトダイオード等や絶縁部材110の配置の変形例を示している。図7及び図8では、図1(a)に示した選択トランジスタ等については省略している。図1(a)と同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。以下、1つのフォトダイオード103と、1つの転送ゲート電極105と、1つのFD領域104を1つの組として説明を行う。
(Modification)
A modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIGS. 7 and 8 are schematic plan views of the solid-state imaging device corresponding to FIG. 1A, and show a modification of the arrangement of the photodiodes and the insulating member 110 according to the first embodiment. In FIG. 7 and FIG. 8, the selection transistor and the like shown in FIG. The same components as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the following description, one photodiode 103, one transfer gate electrode 105, and one FD region 104 are described as one set.

まず、図7(a)は、y軸方向に2つの組が配列した図1(a)と異なり、x軸方向に2つの組が配列している。図7(b)は、2つの組が並進対称に配置された図1(a)と異なり、仮想線701を基準に、2つの組を線対称に配置している。また、図7(c)は、点702を基準に、90度ずつずらして4つの組を配置している。いわゆる、4つの組は回転対称の関係となっている。このような図7(a)〜図7(c)のいずれの構成においても、絶縁部材110は図1(a)と同様に設けることができる。つまり、絶縁部材110は、フォトダイオード103の上から連続的に転送ゲート電極105の側面及び上面を覆い、FD領域104の上まで延在し、転送ゲート電極105の端部から延在する長さは0.25μm以下で設けることが出来る。   First, FIG. 7A differs from FIG. 1A in which two sets are arranged in the y-axis direction, and two sets are arranged in the x-axis direction. FIG. 7B differs from FIG. 1A in which the two sets are arranged in translational symmetry, and the two sets are arranged in line symmetry with respect to the virtual line 701. Further, in FIG. 7C, four sets are arranged by shifting 90 degrees with respect to the point 702. The so-called four groups are rotationally symmetric. 7A to 7C, the insulating member 110 can be provided similarly to FIG. 1A. That is, the insulating member 110 continuously covers the side surface and the upper surface of the transfer gate electrode 105 from above the photodiode 103, extends to the FD region 104, and extends from the end of the transfer gate electrode 105. Can be provided at 0.25 μm or less.

次に、図8(a)〜図8(d)では、複数のフォトダイオード103を同一の絶縁部材110で覆う構成を説明する。   Next, in FIGS. 8A to 8D, a configuration in which a plurality of photodiodes 103 are covered with the same insulating member 110 will be described.

図1(a)では、1つの活性領域に1つのフォトダイオード103を構成するN型の半導体領域204及び半導体領域205が配置されていた。図8(a)では、1つの活性領域102にN型の半導体領域204及び半導体領域205が設けられた領域801が2つ位置されている。つまり、フォトダイオード103が2つ設けられている。ここで、P型の半導体領域203は2つの領域801に共通して設けられており、2つの領域801はP型の半導体領域で分離されている。図8(b)では、2つの活性領域102にそれぞれ1つずつフォトダイオード103が配置されており、1つの絶縁部材110が2つのフォトダイオード103を覆うように配置されている。図8(c)では、図8(a)の領域801が2つから増加し、1つの活性領域102に4つの領域801が設けられている。図8(d)は、4つの活性領域102のそれぞれに4つのフォトダイオード103が1つずつ対応して設けられている。このような図8(a)〜図8(d)において、複数のフォトダイオード103を連続して覆うように1つの絶縁部材110が設けられている。このような構成においても、絶縁部材110は、フォトダイオード103の上から連続的に転送ゲート電極105の側面及び上面を覆い、FD領域104の上まで延在し、転送ゲート電極105の端部から延在する長さは0.25μm以下で設けることが出来る。このような構成によって、更なる微細化が可能となる。   In FIG. 1A, an N-type semiconductor region 204 and a semiconductor region 205 constituting one photodiode 103 are arranged in one active region. In FIG. 8A, two regions 801 in which an N-type semiconductor region 204 and a semiconductor region 205 are provided in one active region 102 are located. That is, two photodiodes 103 are provided. Here, the P-type semiconductor region 203 is provided in common with the two regions 801, and the two regions 801 are separated by the P-type semiconductor region. In FIG. 8B, one photodiode 103 is disposed in each of the two active regions 102, and one insulating member 110 is disposed so as to cover the two photodiodes 103. In FIG. 8C, the number of regions 801 in FIG. 8A increases from two, and four regions 801 are provided in one active region 102. In FIG. 8D, four photodiodes 103 are provided corresponding to each of the four active regions 102. 8A to 8D, one insulating member 110 is provided so as to continuously cover the plurality of photodiodes 103. Even in such a configuration, the insulating member 110 continuously covers the side and top surfaces of the transfer gate electrode 105 from above the photodiode 103, extends to the top of the FD region 104, and extends from the end of the transfer gate electrode 105. The extending length can be set to 0.25 μm or less. Such a configuration allows further miniaturization.

なお、図8(a)〜図8(d)に示す構成において、複数のフォトダイオード103は同一の1つのマイクロレンズで覆われる構造が形成される場合がある。このような構成によって、焦点検出用の信号を得ることが可能となる。また、図8(a)〜図8(d)に限らず、図7(a)〜図7(c)に示した構成に、複数のフォトダイオード103を同一の絶縁部材110で覆う構成を適用してもよい。   8A to 8D, a plurality of photodiodes 103 may be formed to be covered with the same single microlens. With such a configuration, a focus detection signal can be obtained. In addition, the configuration in which the plurality of photodiodes 103 are covered with the same insulating member 110 is applied to the configuration shown in FIGS. 7A to 7C, not limited to FIGS. 8A to 8D. May be.

以下、説明してきた固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、A/D変換器、および、該A/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。   Hereinafter, as an application example of the solid-state imaging device described above, a camera in which the solid-state imaging device is incorporated will be described as an example. The concept of a camera includes not only a device mainly intended for photographing but also a device (for example, a personal computer or a portable terminal) that is supplementarily provided with a photographing function. The camera includes the solid-state imaging device according to the present invention exemplified as the above-described embodiment, and a processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device. The processing unit may include, for example, an A / D converter and a processor that processes digital data output from the A / D converter.

本発明の固体撮像装置によって、固体撮像装置の画質の向上が可能となる。また、実施例や変形例は適宜変更可能であり、それらの組み合わせも可能である。   The solid-state imaging device of the present invention can improve the image quality of the solid-state imaging device. In addition, the embodiments and modifications can be changed as appropriate, and combinations thereof are also possible.

Claims (12)

光電変換素子と、
フローティングディフュージョン領域と、
前記フローティングディフュージョン領域と増幅部の入力ノードとを電気的に接続するコンタクトプラグと、
前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間に配され、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の電気的導通を制御するゲート電極と、
前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の一部の上に連続的に延在する第1の絶縁膜と、
前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、フローティングディフュージョン領域の上に連続的に延在し、前記第1の絶縁膜の上に設けられた第2の絶縁膜と、を有する固体撮像装置において、
前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも誘電率が高く、
前記ゲート電極の上から前記フローティングディフュージョン領域の上に延在する前記第1の絶縁膜の端部は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から0.25μm以下の範囲に位置することを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion element;
Floating diffusion area,
A contact plug for electrically connecting the floating diffusion region and an input node of the amplifying unit;
A gate electrode disposed between the photoelectric conversion element and the floating diffusion region, and controlling electrical conduction between the photoelectric conversion element and the floating diffusion region;
The photoelectric conversion element, the gate electrode, and a first insulating film continuously extending on a part of the floating diffusion region;
In the solid-state imaging device having the photoelectric conversion element, the gate electrode, and a second insulating film continuously extending on the floating diffusion region and provided on the first insulating film,
The first insulating film has a higher dielectric constant than the second insulating film,
An end portion of the first insulating film extending from above the gate electrode to the floating diffusion region is located within a range of 0.25 μm or less from an end portion of the gate electrode on the floating diffusion region side. A solid-state imaging device.
前記第1の絶縁膜はシリコン窒化膜を含み、
前記第2の絶縁膜はシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The first insulating film includes a silicon nitride film;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second insulating film includes a silicon oxide film.
前記フローティングディフュージョン領域と入力ノードが接続した増幅部を有することを特徴とする請求項1あるいは2のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an amplifying unit in which the floating diffusion region and an input node are connected. 前記フローティングディフュージョン領域は半導体領域であり、
前記半導体領域の不純物濃度は、1×1019個/cm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The floating diffusion region is a semiconductor region;
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the semiconductor region is 1 × 10 19 atoms / cm 3 or less. 5.
前記固体撮像装置は、
前記光電変換素子とは別の光電変換素子と、前記フローティングディフュージョン領域とは別のフローティングディフュージョン領域と、前記ゲート電極とは別のゲート電極と、
前記第2の絶縁膜の上に設けられたマイクロレンズと、
を有し、
前記マイクロレンズは、前記光電変換素子と前記別の光電変換素子とを覆う
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device
A photoelectric conversion element different from the photoelectric conversion element, a floating diffusion region different from the floating diffusion region, a gate electrode different from the gate electrode,
A microlens provided on the second insulating film;
Have
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the microlens covers the photoelectric conversion element and the another photoelectric conversion element. 6.
光電変換素子と、フローティングディフュージョン領域と、前記光電変換素子と前記フローティングディフュージョン領域との間の導通を制御するゲート電極と、を有する固体撮像装置の製造方法において、
前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域との上に絶縁膜を形成する工程と、
前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上を連続的に覆い、前記フローティングディフュージョン領域の一部の上に開口を有するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の上に、前記光電変換素子と、前記ゲート電極と、前記フローティングディフュージョン領域とを覆い、前記第1の絶縁膜よりも誘電率が低い第2の絶縁膜を形成する工程と、を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
In a method for manufacturing a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element, a floating diffusion region, and a gate electrode that controls conduction between the photoelectric conversion element and the floating diffusion region,
Forming an insulating film on the photoelectric conversion element, the gate electrode, and the floating diffusion region;
Continuously covering the photoelectric conversion element, the gate electrode, and a part of the floating diffusion region, and forming a resist pattern having an opening on a part of the floating diffusion region;
Etching the insulating film using the resist pattern as a mask to form a first insulating film;
Forming a second insulating film on the first insulating film, covering the photoelectric conversion element, the gate electrode, and the floating diffusion region, and having a dielectric constant lower than that of the first insulating film; And a method of manufacturing a solid-state imaging device.
前記レジストパターンの開口の側面は、前記ゲート電極の端部から前記フローティングディフュージョン領域の方向に0.25μmの範囲に位置することを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, wherein a side surface of the opening of the resist pattern is located in a range of 0.25 μm from an end portion of the gate electrode toward the floating diffusion region. 前記第1の絶縁膜がシリコン窒化膜を含み、前記第2の絶縁膜がシリコン酸化膜を含むことを特徴とする請求項6あるいは7のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, wherein the first insulating film includes a silicon nitride film, and the second insulating film includes a silicon oxide film. 前記第1の絶縁膜の前記ゲート電極の上からフローティングディフュージョン領域の上に延在する部分は、前記ゲート電極のフローティングディフュージョン領域側の端部から0.25μm以下の範囲に位置することを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。   The portion of the first insulating film extending from above the gate electrode to above the floating diffusion region is located within a range of 0.25 μm or less from the end of the gate electrode on the floating diffusion region side. A method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6. 前記フローティングディフュージョン領域と接続するプラグを形成する工程を有することを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 6, further comprising a step of forming a plug connected to the floating diffusion region. 請求項6乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法によって形成された固体撮像装置。   The solid-state imaging device formed by the manufacturing method of the solid-state imaging device of any one of Claims 6 thru | or 10. 請求項1乃至5、及び11のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、を有するカメラ。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5 and 11,
And a processing unit that processes a signal from the solid-state imaging device.
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